用戶(hù)側智能配電與智能用電系統的應用及未來(lái)

摘要：隨著(zhù)科技的發(fā)展，電力系統正逐步向智能化、數字化、互聯(lián)網(wǎng)化邁進(jìn)。智能配電與智能用電是電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向，將為傳統電力系統帶來(lái)革命性的變革。本文將對智能配電和智能用電的概念、特點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)及應用進(jìn)行詳細介紹。

一、智能配電概述

1.1概念：智能配電是在現有配電系統的基礎上，通過(guò)引入先進(jìn)的信息通信技術(shù)（ICT）、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數據技術(shù)，實(shí)現配電系統的實(shí)時(shí)監控、優(yōu)化控制和自動(dòng)運行，從而提高配電系統的運行效率、安全性和可靠性。

1.2特點(diǎn)：智能配電具有以下特點(diǎn)：（1）自動(dòng)化程度高；（2）系統安全性強；（3）系統可靠性高；（4）數據傳輸及處理能力強；（5）支持分布式能源接入。

1.3關(guān)鍵技術(shù)：智能配電的關(guān)鍵技術(shù)包括：（1）先進(jìn)的信息通信技術(shù)；（2）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；（3）大數據技術(shù)；（4）分布式控制系統技術(shù)；（5）智能電網(wǎng)技術(shù)。

二、智能用電概述

2.1概念：智能用電是指在用戶(hù)側通過(guò)智能終端、自動(dòng)化系統等設備實(shí)現用電信息的實(shí)時(shí)監測、分析和調度，提高用電效率、節能減排，從而實(shí)現經(jīng)濟、環(huán)保和可持續發(fā)展的目標。

2.2特點(diǎn)：智能用電具有以下特點(diǎn)：（1）實(shí)時(shí)監測和調度；（2）用電效率高；（3）節能減排；（4）用戶(hù)參與度高；（5）支持新能源消納和儲能技術(shù)。

2.3關(guān)鍵技術(shù)：智能用電的關(guān)鍵技術(shù)包括：（1）智能終端技術(shù)；（2）自動(dòng)化系統技術(shù)；（3）能源管理系統技術(shù)；（4）需求響應技術(shù)；（5）電力電子技術(shù)。

三、智能配電與智能用電的應用

3.1電力市場(chǎng)：智能配電與智能用電技術(shù)的應用有助于形成新型電力市場(chǎng)，實(shí)現電力市場(chǎng)的公平競爭，提高電力市場(chǎng)的運行效率。

3.2可再生能源接入：通過(guò)智能配電與智能用電技術(shù)，可再生能源（如太陽(yáng)能、風(fēng)能等）可以更高效地接入電網(wǎng)，提高電力系統的清潔能源比例，降低對環(huán)境的影響。

3.3微電網(wǎng)與分布式能源：智能配電與智能用電技術(shù)為微電網(wǎng)和分布式能源的發(fā)展提供了技術(shù)支持，可以提高其接入和運行效率，促進(jìn)能源的局部消納，降低能源傳輸損失。

3.4需求側管理：通過(guò)智能用電技術(shù)，用戶(hù)可以實(shí)現用電需求的實(shí)時(shí)監控和調度，優(yōu)化用電結構，降低用電成本，提高用電效率。

3.5智能家居與建筑：智能用電技術(shù)在智能家居與建筑領(lǐng)域的應用，可以實(shí)現對家庭和建筑物的用電設備的遠程控制、定時(shí)控制、智能調度等功能，提高生活品質(zhì)和節能減排。

3.6電動(dòng)汽車(chē)充電基礎設施：智能配電與智能用電技術(shù)在電動(dòng)汽車(chē)充電基礎設施建設中發(fā)揮重要作用，可以實(shí)現充電樁的智能調度、優(yōu)化充電策略，提高充電效率，減少電網(wǎng)負荷。

注：以上文章引自：科普肖智慧 《電力系統的智能配電與智能用電：電力產(chǎn)業(yè)的未來(lái)》。

1 智能配電與智能用電的意義

電網(wǎng)的發(fā)、輸、配電智能化程度比較高，國網(wǎng)和南網(wǎng)每年在自動(dòng)化、信息化領(lǐng)域百億級別的投資，大幅度提升了電網(wǎng)智能化水平。相對來(lái)說(shuō)，電網(wǎng)的*后一公里，也就是用戶(hù)側的配電和用電智能化水平就比較低了。傳統電網(wǎng)用戶(hù)側只是電力的消耗者，智能化程度對電網(wǎng)影響不大，但是隨著(zhù)雙碳政策的落實(shí)和新能源的高速發(fā)展，新型電力系統中新能源發(fā)電的占比越來(lái)越大，用戶(hù)側不光是消耗能源，越來(lái)越多的用戶(hù)也參與新能源發(fā)電，用戶(hù)側和電網(wǎng)的互動(dòng)越來(lái)越頻繁和深入。新能源是不穩定的能源，用戶(hù)側需要配置儲能或者配合電網(wǎng)需求響應來(lái)促進(jìn)新能源的消納，保障電網(wǎng)安全穩定運行。這種情況下用戶(hù)側的智能配電和智能用電建設就顯得尤為重要，這也將是新型電力系統發(fā)展的重要方向。

AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺實(shí)現用戶(hù)側智能配電和智能用電管理，結合物聯(lián)網(wǎng)、大數據技術(shù)，可實(shí)現企業(yè)微電網(wǎng)中低壓電力監控、能耗統計、電能質(zhì)量分析及治理、照明控制、主要負荷監控、充電樁運營(yíng)管理、光伏發(fā)電監控、儲能管理等功能，提高企業(yè)配電和用電智能化，滿(mǎn)足企業(yè)用電可靠、安全、節約、高效、有序用電要求。

圖1 AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺網(wǎng)絡(luò )結構

2 智能配電應用

AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺通過(guò)配置微機保護裝置、智能儀表、電能質(zhì)量監測和治理裝置、儲能系統等，實(shí)現用戶(hù)側配電系統的實(shí)時(shí)監控、優(yōu)化控制和自動(dòng)運行，從而提高配電系統的運行效率、安全性和可靠性。

2.1 電力監控

對企業(yè)高低壓變配電系統的變壓器、斷路器、直流屏、母排、無(wú)功補償柜及電纜等配電相關(guān)設備的電氣參數、運行狀態(tài)、接點(diǎn)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監測和控制，監測企業(yè)微電網(wǎng)主要回路的電能質(zhì)量并進(jìn)行治理，對故障及時(shí)處理并發(fā)出告警信息，提高企業(yè)供電可靠性。

圖2 電力監控功能

2.2光伏發(fā)電監控

監測企業(yè)分布式光伏電站運行情況，包括逆變器運行數據、光伏發(fā)電效率分析、發(fā)電量及收益統計以及光伏發(fā)電功率控制。

圖3 光伏發(fā)電監控

2.3儲能管理

監測儲能系統（EMS）、電池管理系統(BMS)和儲能變流器(PCS)運行模式、控制策略，監測電池電流、溫度、SOC/SOH，檢測系統絕緣狀況，并根據企業(yè)峰谷特點(diǎn)和電價(jià)波動(dòng)以及上級平臺指令設置儲能系統的充放電策略，控制儲能系統充放電，實(shí)現削峰填谷，降低企業(yè)用電成本。

圖4 儲能系統監控

2.4電能質(zhì)量監測和治理

在新型的電力系統中由于整流、變頻、開(kāi)關(guān)電源等設備大量使用，會(huì )產(chǎn)生大量的諧波，諧波污染嚴重可能導致電容器無(wú)法正常工作、電纜異常發(fā)熱、損壞精密電子設備。通過(guò)配置電能質(zhì)量監測裝置和電能質(zhì)量治理裝置可以有效濾除配電系統中的諧波，改善電能質(zhì)量，提高功率因數，保障配電系統安全運行。

圖5 電能質(zhì)量監測和治理

2.5智能配電設備選型

要實(shí)現配電系統的智能化管理，除了系統外還需要各種監測和控制設備，具體包括高低壓配電綜合保護和監測產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置、電能質(zhì)量治理、交直流智能儀表、測溫裝置等等，見(jiàn)表1。

3 智能用電應用

AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺統計企業(yè)的能耗數據，幫助企業(yè)制定節能降耗計劃，并通過(guò)平臺執行優(yōu)化控制來(lái)降低企業(yè)碳排放，包括照明控制、空調控制、電機保護控制、充電樁運營(yíng)管理、需求響應等等，讓企業(yè)有序、智慧用電。

3.1 能耗分析

采集企業(yè)電、水、燃氣等能源消耗，進(jìn)行分類(lèi)分項能耗統計，計算單位面積或單位產(chǎn)品的能耗數據以及趨勢，對標主要用能設備能效進(jìn)行能效診斷，計算企業(yè)碳排放，為企業(yè)制定碳達峰、碳中和路線(xiàn)提供數據支持。

圖6 能耗分析功能

3.2 照明控制

智能照明控制功能可以根據企業(yè)情況實(shí)現定時(shí)控制、光照感應控制、場(chǎng)景控制、調光控制等，并結合紅外傳感器、超聲波傳感器，實(shí)現人來(lái)燈亮、人走燈滅，并可以根據系統的控制策略實(shí)現集中控制，為企業(yè)節約照明用電。

圖7 照明控制功能

3.3 充電樁運營(yíng)管理 

監測企業(yè)充電樁的運行狀態(tài)，提供充電樁收費管理和狀態(tài)監測功能，并根據企業(yè)負荷率變化調節充電樁功率，使企業(yè)微電網(wǎng)安全平穩運行。

圖8 充電樁管理

3.4 需求管理

根據企業(yè)負荷波動(dòng)數據，再結合上級平臺的調度指令，決定以何種方式參與電網(wǎng)需求響應，平臺可通過(guò)給儲能系統下發(fā)控制策略，調整充發(fā)電時(shí)間。平臺在需求響應時(shí)間段調整可控負荷功率，停止給可中斷負荷供電，并且可以根據企業(yè)可控負荷數據制定需求響應控制策略，實(shí)現一鍵響應。

圖9 AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺需求響應示意圖

3.5 智能用電設備選型

安科瑞智能用電設備包括各類(lèi)智能電表、物聯(lián)網(wǎng)電表、照明控制傳感器、新能源充電樁、電氣消防類(lèi)解決方案等，可以為企業(yè)智能用電提供一站式服務(wù)能力，設備選型見(jiàn)表2。

表2 企業(yè)智能用電部分硬件設備

4 結束語(yǔ)

智能配電與智能用電是電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向，其核心在于通過(guò)先進(jìn)的信息通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數據技術(shù)，實(shí)現企業(yè)供配電系統的實(shí)時(shí)監控、優(yōu)化控制和自動(dòng)運行。智能配電與智能用電的發(fā)展將帶來(lái)電力市場(chǎng)、可再生能源接入、微電網(wǎng)與分布式能源、需求側管理、智能家居與建筑以及電動(dòng)汽車(chē)充電基礎設施等方面的變革，為電力產(chǎn)業(yè)的可持續發(fā)展提供強有力的支持。在未來(lái)，智能配電與智能用電將成為電力系統的重要組成部分，電力產(chǎn)業(yè)邁向新的發(fā)展階段。